Điện di là gì?

This post is also available in : English ( English )Điện di là một quy trình điện động học tách những hạt mang điện trong chất lỏng bằng cách sử dụng điện trường. Đây là chiêu thức để nghiên cứu và phân tích những phân tử protein, DNA, RNA hoặc polysaccharide trải qua 1 số ít phương pháp điện di khác nhau tùy thuộc vào loại và size của phân tử .

NGUYÊN LÍ ĐIỆN DI

Điện di hoạt động dựa trên nguyên lý các phân tử sinh học tồn tại dưới dạng các hạt mang điện, sở hữu các nhóm chức có thể ion hóa. Các phân tử sinh học trong dung dịch ở độ pH nhất định sẽ tồn tại dưới dạng các ion tích điện dương hoặc âm.

Khi chịu tác động ảnh hưởng của điện trường, những phân tử sinh học bị ion hóa sẽ vận động và di chuyển với vận tốc khác nhau, tùy thuộc vào khối lượng và điện tích của mỗi hạt trong dung dịch – hạt mang điện tích âm ( anion ), sẽ vận động và di chuyển về phía điện cực dương, và những hạt mang điện tích dương ( cation ), sẽ bị kéo về phía điện cực âm .

CÁC HÌNH THỨC ĐIỆN DI

Dựa trên loại dung dịch đệm và tác động ảnh hưởng của nó so với tính linh động của những hạt mang điện, điện di hoàn toàn có thể được chia thành bốn dạng như sau :

1. Điện di ranh giới di chuyển (Moving boundary electrophoresis)

Điện di ranh giới vận động và di chuyển được coi là hình thức khởi đầu của điện di. Mẫu để tách được triển khai trong dung dịch tự do, trong ống hoặc ống mao dẫn, dưới giá trị pH không đổi trong suốt quy trình tách .Một ưu điểm chính của điện di trong dung dịch tự do là năng lực đo sự hoạt động của những hạt phân tách mà không có những yếu tố can thiệp khác không tương quan đến những hạt phân tách. Tuy nhiên, hình thức điện di này dễ bị ảnh hưởng tác động bởi dòng đối lưu và độ phân tách thấp do sự trộn lẫn của những mẫu trong dung dịch đệm hoàn toàn có thể dẫn đến sự chồng chéo của những thành phần hoặc những hạt có đặc thù tựa như .

2. Điện di vùng (Zone electrophoresis – ZE)

Điện di vùng tương tự như như điện di ranh giới vận động và di chuyển ở chỗ sự phân tách điện di diễn ra trong một mạng lưới hệ thống đệm như nhau. Hình thức này thường sử dụng môi trường tự nhiên tương hỗ hoặc chất nền để làm dịu dòng đối lưu và ngăn ngừa sự khuếch tán mẫu không trấn áp được. Chất nền, trong hầu hết những trường hợp, cũng phân phối một hiệu ứng sàng lọc bổ trợ có tác động ảnh hưởng đến sự phân tách điện di .Các mẫu để tách ZE được bao quanh bằng dung dịch đệm điện di và được phân tách trong chất nền trong một thời hạn tách xác lập. Khi dòng điện được đặt vào, những mẫu hoạt động với một tốc độ khác, được xác lập bởi khối lượng và điện tích ( q ) của chúng. Khi quy trình phân tách kết thúc, những thành phần của mẫu có những đặc thù tựa như được phân lập thành một vùng riêng không liên quan gì đến nhau .Điện di trên gel là một ví dụ của ZE sử dụng chất nền sàng polyme làm môi trường tự nhiên tương hỗ. Kỹ thuật này được sử dụng thoáng đãng trong nghiên cứu và điều tra hóa sinh và sinh học phân tử và việc làm thường ngày do tính đơn thuần và linh động của nó. Do sự sinh ra của môi trường tự nhiên tương hỗ, ZE không thích hợp để nghiên cứu và phân tích tính linh động của những hạt mang điện mà bạn chăm sóc cũng như xác lập điểm đẳng điện ( pI ) của peptit hoặc protein .

3. Điện di isotacho, hoặc isotachophoresis (ITP)

Isotachophoresis hay ITP là một dạng điện di, trong đó tổng thể những ion chuyển dời với tốc độ bằng nhau ( v ). Trong ITP, những mẫu được đặt giữa hai dung dịch đệm không như nhau, gồm có chất điện ly đầu ở một điện cực và chất điện phân cuối ở đầu kia. Cả hai chất điện phân đều có cùng loại điện tích với loại điện tích của phân tử chăm sóc trong mẫu. Khi có dòng điện chạy qua, chất điện phân đứng vị trí số 1 sẽ có độ linh động cao nhất, tiếp theo là những hạt mang điện trong mẫu và chất điện phân cuối .Khi ITP liên tục, những hạt mang điện trong mẫu sẽ bị di dời, dựa trên độ linh động điện ( µ ) và nồng độ của nó, theo thứ tự giảm độ linh động, dẫn đến một vùng liên tục của những hạt mang điện có những đặc thù tương tự như, bị kẹp bởi những vùng mà những ion nơi đầu và cuối bị chiếm đóng .tin tức từ điện di ITP được chuyển tải dưới dạng đồ thị cường độ điện trường theo thời hạn, bộc lộ nhận dạng của hạt mang điện và chiều dài của mỗi vùng bộc lộ nồng độ của hạt mang điện .Một điểm yếu kém lớn của hình thức này là chỉ hoàn toàn có thể xác lập một loại tích điện trong một thiết lập và một vòng ITP khác sẽ thiết yếu để thu được thông tin về những hạt mang điện của loài khác .

4. Isoelectric focusing – IEF

IEF là hình thức điện di được thực thi trong một pH gradient, chạy từ thấp đến cao – từ cực dương đến cực âm. IEF chỉ vận dụng cho những phân tử lưỡng tính vì chúng hoàn toàn có thể cho và nhận proton, hoạt động giải trí như axit và bazơ. Ví dụ về những phân tử sinh học lưỡng tính là những peptit và protein, có những nhóm amin và axit cacboxylic .Khi pH gradient được thiết lập và dòng điện được đặt vào, một mẫu lưỡng tính sẽ chuyển dời về phía cực dương hoặc cực âm, tùy thuộc vào điện tích thực của mẫu. Tại điểm đẳng điện ( pI ), nơi điện tích thực của mẫu bằng không, tốc độ ( v ) và độ linh động điện ( µ ) của phân tử lưỡng tính trở thành 0, làm dừng sự chuyển dời .Tất cả bốn định dạng của điện di hoàn toàn có thể được triển khai ở cả hai chiều ( 2D ). Điện di hai chiều được triển khai bằng cách thực thi điện di tiên phong, tiếp theo là tách điện di thứ hai theo phương vuông góc với chiều thứ nhất. Điện di 2D hoàn toàn có thể cung ứng thêm thông tin và độ phân giải, đặc biệt quan trọng có ích cho những mẫu lâm sàng hoặc mẫu thực địa, thường nhu yếu nghiên cứu và phân tích nâng cao và diễn đạt đặc thù nhưng chỉ được cung ứng với số lượng hạn chế .

CÁC LOẠI ĐIỆN DI

1. Điện di trên gel – Gel Electrophoresis

Điện di trên gel là một dạng điện di sử dụng gel, một mạng lưới polyme link ngang không chất lỏng, làm môi trường tự nhiên tương hỗ để duy trì giá trị pH không thay đổi trong dung dịch đệm, hoạt động giải trí như một chất không thay đổi chống đối lưu. Nó cũng đóng vai trò như một chất nền phân tách, do đặc thù xốp của nó có công dụng lọc những hạt lớn và cản trở những hạt nhỏ hơn trong quy trình phân tách điện di .

Gel được đúc thành dải hoặc phiến có khe hoặc giếng mẫu. Khi nó đã được polyme hóa hoàn toàn, gel được ngâm trong dung dịch đệm điện di, và các mẫu được nạp vào mỗi giếng trước khi dòng điện được đưa vào để bắt đầu tách điện di. Vào cuối quá trình điện di trên gel, các thành phần trong mẫu sẽ được tách ra dựa trên khối lượng của chúng.

Như đã đề cập trước đó, điện di gel là một trong những loại điện di được sử dụng nhiều nhất trong nghiên cứu và điều tra và chẩn đoán thường thì do tính dễ sử dụng và tính linh động của chúng. Nó hoàn toàn có thể được kiểm soát và điều chỉnh để tách nhiều loại phân tử sinh học khác nhau bằng cách biến hóa loại polyme được sử dụng để đúc gel và bằng cách kiểm soát và điều chỉnh thành phần của polyme, làm đổi khác kích cỡ lỗ của gel .

Các loại gel

• Polyacrylamide, một loại gel trong suốt được tạo ra từ sự đồng trùng hợp của các monome acrylamide với sự có mặt của chất liên kết chéo, N, N-methylene-bisacrylamide, thường được gọi là ‘bis-acrylamide’. Phản ứng trùng hợp được xúc tác bởi amoni persulphat (APS) và N, N, N ‘, N’-tetramethylenediamine (TEMED). Kích thước lỗ của gel polyacrylamide được xác định bởi nồng độ acrylamide, nồng độ này phải tương ứng với chất tạo liên kết chéo của nó. Nói chung, một tỷ lệ thấp của gel acrylamide (3% -15%) được sử dụng để tách DNA và protein. Gel acrylamide phần trăm cao hơn (10% -20%) thường được sử dụng trong điện di trên gel natri dodecyl sulfate (SDS) -polyacrylamide (SDS-PAGE), trong đó các protein được tách ra trong điều kiện biến tính, tùy theo kích thước của chúng.
• Agarose, một polysaccharide mạch thẳng tự nhiên được tạo thành từ chuỗi galactose và 3,6-anhydrogalactose, được chiết xuất từ ​​thạch được phân lập từ rong biển đỏ. Agarose, giống như thạch, được bảo quản dưới dạng bột khô. Để tạo gel agarose, bột agarose được hòa tan trong dung dịch đệm có liên quan, đun nóng và để nguội đến nhiệt độ phòng. Tương tự như gel polyacrylamide, nồng độ của agarose trong dung dịch đệm xác định kích thước lỗ của gel. Gel agarose thường được sử dụng ở mức 0,8% (w / v) đến 5% (w / v) để tách các phân tử DNA và RNA. Agarose có thể được sử dụng kết hợp với SDS để tách các protein có trọng lượng phân tử cao, điều này có thể gặp vấn đề khi tách bằng SDS-PAGE.

Gel agarose ( polymer polygalactose ) được sử dụng khá thông dụng, đặc biệt quan trọng là trong ứng dụng với những đa phân tử như acid nucleic, lipoprotein v.v.Xem thêm : Bộ điện di ngang

2. Pulsed-field Gel Electrophoresis (PFGE)

Điện di gel trường xung ( PFGE ) là một biến thể của điện di trên gel, trong đó hai điện trường được vận dụng định kỳ, xoay vòng, vào điện di gel ở những góc nhìn khác nhau. Loại điện di này được phong cách thiết kế đặc biệt quan trọng để tách nhiễm sắc thể, là những phân tử DNA có khối lượng phân tử cao trên 20 kilobase .Không giống như những phân tử DNA nhỏ hơn, những phân tử DNA khối lượng phân tử cao ở dạng nén, khiến chúng vận động và di chuyển theo một phương pháp không phụ thuộc vào vào size. Trong quy trình vận dụng điện trường tiên phong, những phân tử DNA cuộn lại được kéo căng và sẽ chuyển dời qua gel. Tuy nhiên, sự kết thúc và sự biến hóa hướng của điện trường buộc những phân tử DNA lớn này phải tự xu thế lại trước khi quy trình chuyển dời hoàn toàn có thể liên tục .Các phân tử lớn hơn sẽ chậm hơn trong quy trình tái định hướng và vận động và di chuyển, so với những phân tử nhỏ hơn do thời hạn giãn nhớt lâu hơn. Việc vận dụng lặp đi lặp lại hai điện trường xen kẽ từ những góc khác nhau ở đầu cuối sẽ bật mý khoảng cách vận động và di chuyển xa hơn so với phân tử DNA có khối lượng phân tử nhỏ hơn và khoảng cách chuyển dời ngắn hơn so với DNA có khối lượng phân tử lớn hơn .

3. Điện di mao quản (Capillary Electrophoresis – CE)

Điện di mao quản, còn được gọi là Điện di mao quản hiệu suất cao ( HPCE ), là một loại điện di được triển khai trong một ống mao dẫn hẹp được ngâm trong dung dịch đệm điện phân. Đây là loại điện di duy nhất có năng lực thực thi cả bốn loại điện di. Mao mạch thường dài 20-30 cm và có đường kính trong 25-75 micromet .Sự phân tách điện di được mở màn khi một mẫu được bơm vào mao quản, bằng điện áp cao hoặc bằng áp suất, và điện trường cao được vận dụng qua mao quản. Các thành phần trong mẫu được phân tách dọc theo chiều dài của mao quản, dựa trên định dạng điện di được triển khai. Về phía đầu kia của ống mao dẫn, những thành phần đã tách biệt được phát hiện tại máy dò, tại đó thời hạn phát hiện hoặc thời hạn lưu được tự động hóa ghi lại .Vì CE được triển khai trong một ống mao dẫn hẹp nên chỉ cần một thể tích mẫu rất nhỏ để tách. Một ưu điểm chính khác của CE là hệ thống thiết bị đo đạc tự động hóa, được cho phép nghiên cứu và phân tích thông lượng cao .

4. Điện di miễn dịch (Immunoelectrophoresis)

Điện di miễn dịch là một loại điện di có những kháng nguyên riêng không liên quan gì đến nhau, gồm có protein và peptit, dựa trên phản ứng và tính đặc hiệu của chúng so với kháng thể, hoặc globulin miễn dịch ( Ig ). Sự kết nối của kháng nguyên với kháng thể tương ứng của nó ở một tỷ suất kháng nguyên / kháng thể đơn cử, hoặc điểm tương tự, sẽ dẫn đến sự kết tủa của phức tạp kháng nguyên-kháng thể. Do đó, những kháng nguyên trong một mẫu chăm sóc hoàn toàn có thể được tách ra dựa trên năng lực link của chúng với một kháng thể nhất định .Các thiết lập văn minh cho điện di miễn dịch dựa trên những sửa đổi của điện di vùng và điện di trên gel. Điện di miễn dịch hoàn toàn có thể được triển khai ở chính sách một chiều hoặc hai chiều .

5. Điện di ái lực (Affinity Electrophoresis)

Điện di ái lực là một loại điện di phân tách một phân tử sinh học tương tác với hoặc link với một phân tử khác mà nó có ái lực. Nó sử dụng hiện tượng kỳ lạ mà độ linh động điện ( µ ) biến hóa khi một phân tử sinh học, gồm có axit nucleic, protein, peptit và polysaccharid, link với một phân tử khác, và sự biến hóa về độ linh động điện này sẽ được phản ánh trong dạng điện di .Do đó, những phân tử sinh học chăm sóc trong một mẫu hoàn toàn có thể được tách ra dựa trên ái lực của chúng với phân tử khác – mặc dầu những phân tử sinh học chăm sóc có xu thế link với phân tử khác nhiều hơn phân tử sinh học không mong ước khác hay không. Các setup văn minh cho điện di ái lực dựa trên điện di gel hoặc điện di mao quản ( Kinoshita và tập sự, năm ngoái ) .

THIẾT BỊ THỰC HIỆN

Tất cả những loại điện di đều tách những hạt mang điện trong khi chúng chìm trong dung dịch đệm. Tất cả những hình thức điện di đều cần có nguồn điện và bộ phận điện di, thường được gọi là buồng điện di. Nguồn điện cung ứng dòng điện cho buồng đẩy sự phân tách điện động. Buồng này gồm có hai điện cực đối lập, cực âm và cực dương, và của một bể chứa dung dịch đệm, trong đó những mẫu và quy trình phân tách chúng diễn ra ( Walker, 2010 ) .

Việc sử dụng nguồn điện và buồng điện di cũng được yêu cầu đối với tất cả các loại máy điện di. Tuy nhiên, mỗi định dạng cần thiết bị cụ thể để thiết lập quá trình tách. Ví dụ, khay caster, đĩa thủy tinh và lược là điều kiện tiên quyết để điện di gel. Điện di mao quản yêu cầu một hệ thống làm mát bên trong có hiệu quả ngăn chặn sự gia nhiệt quá mức và cung cấp một điều kiện ổn định nhiệt trong quá trình điện di.

Nhìn chung, điện di là một kỹ thuật tách hoàn toàn có thể tách ra những phân tử sinh học hoặc những hạt mang điện, dựa trên tính di động của chúng trong một điện trường nhất định. Tính linh động hoàn toàn có thể là sự phản ánh những đặc thù của những phân tử sinh học hoặc những hạt chăm sóc hoặc là hiệu quả của sự tương tác của chúng với một phân tử khác. Khi tích hợp với những kỹ thuật khác, điện di hoàn toàn có thể tạo ra một công cụ can đảm và mạnh mẽ và tổng lực hoàn toàn có thể vận dụng cho nghiên cứu và điều tra, nghiên cứu và phân tích và chẩn đoán .

Để nhận tư vấn về các thiết bị điện di, vui lòng liên hệ trực tiếp: 098.123.0055

Nguồn tìm hiểu thêm : https://conductscience.com/introduction-to-electrophoresis/

Source: https://laodongdongnai.vn
Category: Chia Sẻ Kiến Thức